Comment choisir un tube à ailettes pour un échangeur de chaleur ?

Un échangeur de chaleur est destiné à transférer la chaleur dun fluide à un autre. Par conséquent, lutilisation de tubes à ailettes comme éléments de transfert de chaleur dans la conception dun échangeur de chaleur dépend de la taille relative des coefficients de transfert de chaleur de surface des deux fluides.

(1) Si les coefficients de transfert de chaleur des deux côtés du tube diffèrent considérablement, les ailettes doivent être installées du côté présentant de faibles coefficients de transfert de chaleur.

Lorsque le coefficient de transfert de chaleur de surface du fluide à lintérieur et à lextérieur du tube diffère considérablement, le fluide avec le coefficient de transfert de chaleur de surface le plus petit doit sécouler à lextérieur du tube et des tubes à ailettes doivent être installés à lextérieur du tube pour renforcer le processus de transfert de chaleur par convection.

Exemple 1 : Léconomiseur de la chaudière, avec de leau circulant dans le tuyau et des gaz de combustion sortant du tuyau, doit utiliser des ailettes côté gaz de combustion.

Exemple 2 : Pour un refroidisseur dair, le liquide circule dans le tube, lair sort du tube et des ailettes doivent être ajoutées côté air.

Exemple 3 : Pour le générateur de vapeur, leau bout dans le tube, les gaz de combustion sécoulent à lextérieur du tube et des ailettes doivent être ajoutées du côté des gaz de combustion. Il convient de noter que le côté à faible coefficient de transfert de chaleur doit être placé autant que possible à lextérieur du tube lors de la conception pour faciliter linstallation des ailettes.

(2) Si le coefficient de transfert de chaleur des deux côtés du tube est très faible, des ailettes doivent être installées des deux côtés en même temps pour améliorer le transfert de chaleur. En cas de difficultés structurelles, il est possible de ne pas ajouter dailettes des deux côtés. Dans ce cas, si un seul côté des ailettes est ajouté, il ny aura aucun effet évident sur laugmentation du transfert de chaleur.

Lorsque le coefficient de transfert de chaleur de la surface du fluide à lintérieur et à lextérieur du tube est très faible, afin daméliorer le transfert de chaleur et daugmenter le coefficient de transfert de chaleur, les deux côtés doivent être renforcés. À ce stade, des ailettes peuvent être installées à lextérieur du tube et divers spoilers peuvent être utilisés à lintérieur du tube. ou des ailerons bas pour le renforcement.

Exemple 1 : Le préchauffeur dair tubulaire traditionnel utilise lair à lintérieur du tube et les gaz de combustion à lextérieur du tube. Comme il sagit dun transfert de chaleur gaz à gaz, le coefficient de transfert de chaleur des deux côtés est très faible et il est difficile dajouter des ailettes dans le tube, ce qui oblige à utiliser le tube jusquà son terme.

Exemple 2 : Bien que le préchauffeur dair à caloduc soit toujours chauffé par les gaz de combustion, les gaz de combustion et lair circulent à lextérieur du tuyau, de sorte que le côté gaz de combustion et le côté air peuvent facilement utiliser des tubes à ailettes, ce qui augmente considérablement le transfert de chaleur.

(3) Si les coefficients de transfert de chaleur des deux côtés du tube sont importants, il est inutile dutiliser des tubes à ailettes.

Exemple 1 : Lorsque léchangeur de chaleur eau/eau utilise de leau chaude pour chauffer de leau froide, les coefficients de transfert de chaleur des deux côtés sont suffisamment élevés, il nest donc pas nécessaire dutiliser des tubes à ailettes. Cependant, afin daméliorer encore le transfert de chaleur, des tubes filetés ou ondulés peuvent être utilisés à la place des tubes lisses.

Exemple 2 : Pour le condenseur de la centrale électrique, la condensation de la vapeur deau se fait à lextérieur du tuyau et leau sécoule à lintérieur du tuyau. Les coefficients de transfert de chaleur des deux côtés sont très élevés et, en général, les tubes à ailettes ne sont pas nécessaires.